“下丘脑”为纽带 突破相关题型

陆龙志 蒋星强

(湖北省十堰市房县第一中学)

近几年全国各省市高考试卷对于人与高等动物生命活动调节的考查多以现代科技、日常生活中的某个事件为命题材料,用文字、图表等形式向学生提供资料信息,要求学生通过阅读新信息并与原有知识衔接整合,将知识内化为解决问题的方法策略。针对高考的这种命题特点,在二轮复习中,笔者以“下丘脑”为纽带,建构生命活动调节的复习模型,整合知识构建体系,有效提高复习效率及学生临场应变能力。

一、图析下丘脑的功能

从图1中可以看出,下丘脑是内分泌系统的总枢纽,同时也受大脑皮层的调控。下丘脑具有感受、传导、分泌和调节等多种 功能,列举如下:

图1 下丘脑的功能

(1)感受:下丘脑的渗透压感受器可感受机体渗透压升降,调节水盐平衡。

(2)传导:下丘脑可将渗透压感受器产生的兴奋传至大脑皮层,使人产生渴觉。

(3)分泌:分泌促激素释放激素,作用于垂体,促进垂体分泌相应的激素或促激素;在细胞外液渗透压升高时分泌抗利尿激素。

(4)调节:体温调节中枢、血糖调节中枢、渗透压调节中枢(下丘脑可以感受内环境中渗透压的变化;还作为效应器分泌抗利尿激素,调节水盐平衡)。

二、题说下丘脑的功能

【探究素材】人体的体温调定点,在正常生理状态下为37℃。如果体温偏离这个数值,则通过反馈系统将信息传回下丘脑体温调节中枢,此中枢会整合这些信息并与调定点比较,相应地调节散热机制或产热机制,维持体温的相对稳定。体温调定点不是一成不变的,如正常人体因病毒感染引起的发热过程分为体温上升期、高温持续期和体温下降期。如图2为体温上升期机体体温调节过程。

图2

【探究问题】

(1)图中甲状腺激素分泌的调节属于________调节,甲状腺激素除了图中的作用以外,还对神经系统有影响,该影响具体是__________________。

(2)体温升高后的持续期,人体的产热量________(填“大于” “等于”或“小于”)散热量。

(3)综合图解分析,体温上升期人体进行体温调节的方式是________。体温上升期,人体有时会出现脱水现象。人体脱水后,垂体释放的________激素增加,________,从而减少尿量。

(4)结合人体体温调节机制分析,人体出现发热症状后,通过增盖棉被进行捂汗来退烧的做法是否科学?________。原因是__________________。

【参考答案】(1)分级 提高神经系统的兴奋性、(幼年时)促进神经系统的发育 (2)等于 (3)神经和体液调节 抗利尿 肾小管和集合管对水的重吸收增加 (4)不科学 增盖棉被会导致机体散热量减少,体温会进一步升高

【解析】(1)下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素作用于垂体,垂体分泌促甲状腺激素并作用于甲状腺,进而使其分泌甲状腺激素,这种激素分泌的调节属于分级调节;甲状腺激素还可以提高神经系统的兴奋性,对于幼年期神经系统的发育有重要作用。(2)体温升高后的持续期,体温始终维持在38.5℃,此时人体的产热量与散热量相等。(3)据图分析,在体温上升期,体温的调节方式既包括神经调节,如骨骼肌收缩等,也包括体液调节,如甲状腺激素的作用等,即体温上升期人体进行体温调节的方式为神经和体液调节。垂体释放的抗利尿激素可以促进肾小管和集合管对水分的重吸收,进而减少尿量。(4)略。

三、“四步法”突破下丘脑相关题型

考法(一) 体温调节

【题型解读】利用体温调节考查下丘脑功能的类型题,多以生理过程图或坐标曲线图出现,要求考生依据图形,结合题干信息、教材内容,综合分析进行解答。

图3 “四步法”模型

【典例1】(2022·辽宁)小熊猫是我国二级重点保护野生动物,其主要分布区年气温一般在0～25℃之间。测定小熊猫在不同环境温度下静止时的体温、皮肤温度(图4),以及代谢率(即产热速率,图5)。回答下列问题:

图4

图5

(1)由图4可见,在环境温度0～30℃范围内,小熊猫的体温________,皮肤温度随环境温度降低而降低,这是在________调节方式下,平衡产热与散热的结果。皮肤散热的主要方式包括_________(答出2点即可)。

(2)图5中,在环境温度由20℃降至10℃的过程中,小熊猫代谢率下降,其中散热的神经调节路径是皮肤中的________受到环境低温刺激产生兴奋,兴奋沿传入神经传递到位于________的体温调节中枢,通过中枢的分析、综合,使支配血管的____________(填“交感神经”或“副交感神经”)兴奋,引起外周血管收缩,皮肤和四肢血流量减少,以减少散热。

(3)图5中,当环境温度下降到0℃以下时,从激素调节角度分析小熊猫产热剧增的原因是__________________。

(4)通常通过检测尿液中类固醇类激素皮质醇的含量,评估动物园圈养小熊猫的福利情况。皮质醇的分泌是由________轴调节的。使用尿液而不用血液检测皮质醇,是因为血液中的皮质醇可以通过________进入尿液,而且也能避免取血对小熊猫的伤害。

【参考答案】(1)基本恒定 神经—体液 辐射、传导、对流、蒸发 (2)冷觉感受器 下丘脑 交感神经 (3)寒冷刺激使下丘脑的体温调节中枢兴奋,促进甲状腺激素、肾上腺素等激素的释放,使肝及其他组织的代谢活动增强,增加产热 (4)下丘脑—垂体—肾上腺皮质 自由扩散

【解题策略】(1)厘清寒冷或炎热环境条件下体温调节的生理机制(图6)

图6

(2)发烧时机体的产热量与散热量的关系

考生仅凭“发烧”一词便认为此时产热量>散热量,这是体温调节中的一个常见误区。产热量与散热量的大小关系对体温变化的影响可以用如图7曲线表示。

图7

①无论体温是否偏离正常范围,只要体温保持较长时间的稳定,即不再继续升高或降低时(如ab、cd、ef段),机体的产热量=散热量。即持续在一定温度的高烧时,机体的产热量=散热量。

②当体温升高时(bc段),产热量>散热量,如体温由37℃上升到39℃的过程;当体温降低时(de段),产热量<散热量,如体温由39℃恢复到37℃的过程。

考法(二) 水盐平衡调节

【题型解读】利用水盐平衡调节考查下丘脑功能的类型题,往往以特定实例为试题情境,并利用机体水盐平衡调节的部分过程图或语言文字描述为材料,考生通过对图形或文字描述的解读并构建水盐调节模型进行作答。

【典例2】(2023·全国甲卷)某研究小组以某种哺乳动物(动物甲)为对象研究水盐平衡调节,发现动物甲失水达到一定程度时,尿量明显减少并出现主动饮水行为;而大量饮用清水后,尿量明显增加。回答下列问题。

(1)哺乳动物水盐平衡的调节中枢位于________。动物甲失水后水盐平衡调节的方式有________。

(2)动物甲大量失水后,其单位体积细胞外液中溶质微粒的数目会________,这一信息被机体内的某种感受器感受后,动物甲便会产生一种感觉即________,进而主动饮水。

(3)请从水盐平衡调节的角度分析,动物甲大量饮水后尿量增加的原因是_______________。

【参考答案】(1)下丘脑 神经调节和体液调节

(2)增多 渴觉 (3)大量饮水导致细胞外液渗透压降低,通过下丘脑渗透压感受器,使垂体释放的抗利尿激素减少,从而使肾小管和集合管对水的重吸收减少

【解题策略】(1)厘清水盐平衡调节的基本过程(图8)

图8

(2)水盐平衡调节中的易错点:①抗利尿激素的合成、分泌部位与释放部位。合成、分泌抗利尿激素的是下丘脑的神经分泌细胞,释放抗利尿激素的是垂体后叶。②抗利尿激素作用的靶器官是肾小管和集合管,但抗利尿激素不是只被运输到这两处,而是被运往全身各处。③水盐平衡的调节中枢≠产生渴觉的部位,水盐平衡的调节中枢位于下丘脑,产生渴觉的部位是大脑皮层。④水盐平衡的调节过程中下丘脑可作为神经中枢、感受器(渗透压感受器)和效应器(合成并分泌抗利尿激素)。⑤影响水盐平衡调节的不是水绝对含量的变化,而是细胞外液渗透压的变化。

考法(三) 血糖平衡调节

【题型解读】利用血糖平衡调节考查下丘脑功能的类型题,多以实例分析、实验探究等形式进行多角度考查,考生须充分挖掘题干中文字或图形隐含的信息,借助建构的血糖平衡调节模型分析、探究,并用准确的生物学语言结合题意作答。

【典例3】(2023·广东)空腹血糖是糖尿病筛查常用检测指标之一,但易受运动和心理状态等因素干扰,影响筛查结果。下列叙述正确的是

( )

A.空腹时健康人血糖水平保持恒定

B.空腹时糖尿病患者胰岛细胞不分泌激素

C.运动时血液中的葡萄糖只消耗没有补充

D.紧张时交感神经兴奋使血糖水平升高

【答案及解析】答案:D。本题主要考查血糖平衡调节。空腹时健康人血糖的主要来源是肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖并释放到血液中,主要去路是葡萄糖的氧化分解、合成糖原和转变为甘油三酯等;正常情况下,血糖的来源和去路在神经—体液调节作用下保持动态平衡,但不是绝对的恒定,A错误。空腹时糖尿病患者的细胞供能不足,糖尿病患者的胰岛A细胞会分泌胰高血糖素促进肝糖原的分解和非糖物质转化为血糖,同时,胰岛B细胞也会分泌胰岛素,保证有葡萄糖氧化分解为细胞代谢供能,B错误。运动时血液中葡萄糖消耗的同时,胰高血糖素促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖,对血糖进行补充,C错误。紧张时下丘脑的某个区域兴奋,通过交感神经使胰岛A细胞和肾上腺的分泌活动增强,胰高血糖素和肾上腺素分泌增多,从而促使血糖水平升高,D正确。

【解题策略】(1)建构血糖平衡调节模型(图9)

图9

(2)分析血糖调节问题时,要根据具体情况,判断血糖含量的变化(升高或降低),如进食半小时后,葡萄糖被消化吸收进入血液,血糖含量上升;血糖经过组织细胞被消耗,血糖含量下降;血糖含量低时经过调节促进肝糖原分解为葡萄糖,血糖含量上升等。